Zdjęcia pokazują narzędzia, które wydają się niezbędne przy pracach montażowych: lutownica (ja zawsze używam lutownicy transformatorowej), lupa (mam również zestaw szkła powiększającego na stojaku) oraz pęseta. Bardzo przydatna jest również drewniana wykałaczka lub po prostu zapałka ułatwiająca utrzymanie elementów smd na miejscu w trakcie lutowania. Lutownica musi mieć odpowiednio precyzyjny grot do lutowania. Ja używam specjalnego grotu zrobionego z kawałka drutu miedzianego odpowiednio wygiętego i połączonego z normalnym grotem lutownicy śrubą M3 tak jak to pokazuje drugie zdjęcie. Taki grot ma zaostrzoną końcówkę. Na allegro można zakupić również gotowy, precyzyjny grot do lutownicy transformatorowej pokazany na obu zdjęciach.

Płytka klawiszy przyda się po pierwszym etapie montażu urządzenia więc warto właśnie od niej zacząć prace. Jak wynika ze schematu kodowanie sygnalizacji pięciu klawiszy wykonane zostało za pomocą 3 linii sygnałowych poprzez sumowanie wykonane na diodach półprzewodnikowych. Można tu w zasadzie użyć dowolnych diod, na zdjęciach widać dioty Schottky BAT42, równie dobre będą popularne 1N4148.

      

Podczas montażu należy zwrócić uwagę na polaryzację diod. Katoda diody powinna być wlutowana od strony prostokątnego pada diody na płytce. Podobnie należy zwrócić muwagę na kierunek wstawienia do płytki klawiszy. Te użyte w modelu mają z jednej strony ścięcie na obudowie, które powinno być zorientowane dla każdego klawisza w tą samą stronę w sposób pokazany na rysunku lub na zdjęciu. Jeśli klawisze nie dadzą się wcisnąć w otwory padów należy te otwory rozwiercić wiertłem 1mm. Klawisze łączone są z płytką główną za pomocą 4 przewodów: trzy z nich przekazują zakodowany stan klawiatury a czwarty jest przewodem masy prowadzonym od wspólnego połączenia wszystkich klawiszy. Początkowo zalecam dołączenie klawiatury do głównej płytki za pomocą nieco dłuższych przewodów. Docelowo, płytka z klawiszami dokręcona jest do płytki głównej za pomocą gwintowanej tulejki dystansowej o wysokości 5mm. Ta wysokość jest krytyczna bo zapewnia zgodność mechaniczną z innymi elementami - głównie z wyświetlaczem i jeśli zostaną użyte zalecane klawisze to ułatwi prawidłowy montaż całego urządzenia.Ostatnie zdjęcie pokazuje oznakowania padów sygnalizacji z klawiatury na głównej płytce. Prawidłowe podłączenie klawiatury to P1-CONN_1, P2-CONN_2, P3-CONN_3 oraz GND-CONN_0. Zmontowaną płytkę klawiszy należy na razie odłożyć - przyda się po pierwszym etapie montażu płytki głównej.

Miernik NA01 zawiera kilka układów funkcjonalnych, które można montować niezależnie. Są to: procesor, generator sygnałowy, wzmacniacz wyjściowy, wzmacniacz/detektor wejściowy oraz moduł pomiaru częstotliwości. Właśnie w takiej kolejności powinnien następować montaż i sprawdzenie jego poprawności łącznie ze sprawdzeniem poprawności działania zmontowanej części.

    

Zalecam rozpoczęcie montażu od wlutowania generatora DDS AD9834, generatora referencyjnego 100MHz, podstawki mikrokontrolera oraz pozostałych elementów tej części układu. Wszędzie tam, gdzie zaprojektowane zostały elementy smd należy ich użyć, choć w wyjątkowych sytuacjach można również zastosować elementy osiowe z odpowiednio krótkimi wyprowadzeniami.

Montaż należy rozpocząć od wlutowania układu generatora DDS AD9834 oraz generatora referencyjnego 100MHz. To najtrudniejsze elementy do wlutowania a najłatwiej jest je wmontować kiedy płytka jest jeszcze pusta. Podstawową sprawą jest ustalenie właściwej orientacji układów!. W razie wątpliwości należy wspomagać się zdjęciem zmontowanej płytki. Powierzchnie, na których wykonywany będzie montaż należy pokryć płynnym topnikiem używając do tego np. drewnianej wykałaczki. Układ scalony DDS należy przyłożyć do płytki i docisnąć wykałaczką a następnie przylutować pin po pinie zaczynając od dwóch przeciwległych pinów co pozwoli na ustabilizowanie układu w miejscu lutowania. Ja do lutowania używam szkła powiększającego na stojaku oraz lutownicy z zaostrzonym na końcu grotem. Lutowanie wymaga sporej precyzji ruchu więc dobrym rozwiązaniem jest ustabilizowanie lutownicy przez podparcie ręki z lutownicą drugą ręką i w takim przypadku pomoc lupy na stojaku jest uzasadniona. Podczas lutowania układu AD 8934 należy używać niewielkiej ilości cyny, w zupełności wystarcza to co jest już na płytce, mależy docisnąć gorącą końcówką grota pin układu do płytki a obecność topnika ułatwi właściwe połączenie.

  

Uwaga: Na rysunku płytki mylnie zaprogramowałem wyprowadzenia 1 i 2 generatora 100MHz. Wyprowadzenia te są zamienione miejscami tak więc cyfry 1 i 2 na rysunku w rzeczywistości oznaczają wyprowadzenie 2 (masa) i 1 (enable). Wyprowadzenie 1 generatora - oznakowane kropką, znajduje się z prawej strony na dole obudowy na załączonym zdjęciu montażowym. Przed wlutowaniem gneratora odniesienia 100MHz można boczne powierzchnie jego pad-ów pokryć topnikiem i odrobiną cyny. Ważnym elementem jest sprawdzenie poprawności wlutowania układów. Należy zbadać omomierzem (najlepiej w pozycji badania zwarcia z sygnalizacją dźwiękową) czy nie ma połączeń między sąsiednimi wyprowadzeniami układu a następnie czy nie ma zwarć pomiędzy wyprowadzeniami a masą. Taki pomiar wymaga aby końcówki miernika były odpowiednio cienkie i zaostrzone tak aby możliwe było dotknięcie sąsiednich pinów bez zwarcia końcówek pomiarowych. Pomiar ułatwi lupa na stojaku. Zalecam również aby zmierzyć poprawność wlutowania układu przez pomiar pomiędzy wyprowadzeniem układu, tuż przy obudowie oraz na ścieżce, do której wyprowadzenie ma być dolutowane. Zdarza się, że z pozoru dolutowany do ścieżki pin tylko "wygląda" jakby miał połączenie ze ścieżką. Rezystor R10 może mieć wartość od 3.3 do 6.8k. Im mniejsza wartość tym większe napięcie na wyjściu (poprawia się dynamika pomiaru) ale jednocześnie rośnie ilość harmonicznych w sygnale wyjściowym. Zalecana wartość to 4.7k. Rezystor R6 polaryzuje wejście enable generatora 100MHz i jego wartość może być dobrana z zakresu 3.3-22k. Dioda D3 stabilizuje zasilanie generatora referencyjnego na poziomie 3.3V ale należy zwrócić uwagę na jej prawidłowe wlutowanie - anodą do masy

Montaż tej części układu należy rozpocząć od elementów smd. Oczywiście uprzednio wszystkie powierzchnie, gdzie odbywać się będzie lutowanie, należy pokryć topnikiem. Wszystkie elementy należy zidentyfikować przed wlutowaniem, dotyczy to z reguły kondensatorów bo oporniki mają zwykle dość czytelny opis. Zalecam sprawdzenie po wlutowaniu każdego elementu czy nie pojawiły się zwarcia jego styków do masy za pomocą omomierza z sygnalizacją akustyczną. Mikroprocesor sterowany jest własnym zegarem o częstotliwości 16MHz Kondensatory C1 i C2 powinny mieć wartość nie przekraczającą 20pF. Inne elementy w tej części układu można dobierać wokół wartości podanych na schemacie. Tranzystory Q1 i Q2 są typu p-n-p oraz n-p-n więc należy zwrócić uwagę na ich miejsce położenia i prawidłowość montażu. W końcowej fazie montażu należy wlutować stabilizator zasilania 7805 oraz większe elementy mechaniczne: podstawki, rezystor nastawny, podstawkę rezonatora kwarcowego, a także piny wyprowadzeń sygnalizacji oraz zasilania. Sam obwód zasilania, za pomocą diody D1 (1N4007), zabezpiecza przed omyłkową zmianą polaryzacji zasilania. Kondensator C4 (100uF/16V) powinien mieć małe wymiary i jeśli jest nie wyższy niż ok. 10.5mm to może być zamontowany jako stojący, jeśli jest wyższy to można zamontować go jak na zdjęciu w pozycji poziomej na stabilizatorze 7805. Wyświetlacz WG12864B-TMI-T#N wymaga zamontowania na płytce dwóch wsporników o wysokości 10.5mm. Można do tego celu użyć dwóch tulejek gwintowanych o wysokości 10mm oraz kilku podkładek metalowych lub z preszpanu tak aby łączna wysokość wspornika z podkładkami wyniosła 10.5mm.

  

W końcowej fazie montażu należy wykonać niezbędne poprawki w druku co sprowadza się do przecięcia dwóch ścieżek oraz wykonania dwóch zwor. Zmiany dotyczą pinów 2 oraz 16 układu ATMega 32 i należy je wykonać od strony druku (na spodzie płytki - uwaga: rysunek druku widziany jest od góry a więc jest odwrócony). W obu przypadkach należy na wstępie wykonać przerwanie ścieżki tuż przy pinie. W przypadku pinu 2 należy przerwać połączenie przelotki oraz pinu 2 a następnie należy połączyć przelotkę z pinem 4, który w oryginale był nie podłączony. Z kolei należy przerwać, tuż przy pinie 16, ścieżkę jaka prowadzi do niego a następnie dołączyć tą ścieżkę do odłączonego uprzednio pinu 2. W ten sposób pin 16 zostanie niepodłączony. Zmiany połączeń powinny być wykonane za pomocą cienkiego. izolowanego przewodu, np. za pomocą kynara. Opisane zmiany są niezbędne ze względu na wprowadzoną funkcjonalność pomiaru częstotliwości i mają wpływ również na pracę zespołu klawiszy nawigacyjnych i muszą być wprowadzone przed pierwszym uruchomieniem urządzenia. Niezbędne zmiany zostały zobrazowane na pokazanych poniżej zdjęciach i rysunkach.

  

Po zamontowaniu elementów generatora DDS, generatora referencyjnego oraz mikrorocesora z otoczeniem można przystąpić do pierwszego uruchomienia urządzenia. Po pierwsze należy sprawdzić za pomocą omomierza czy nie ma zwarcia między stykami zasilania z obu stron diody D1. Następnie należy do pinów zasilania dołączyć źródło napięcia o wartości ok. 5V - najlepiej z możliwością regulacji poziomu i obserwacją pobieranego prądu. Jeśli wszystko jest w porządku można zwiększyć napięcie zasilania do ok. 8-10V mierząc jednocześnie poziom napięcia na wyjściu stabilizatora 7805 (np. na pinach 30 i 32 AT Mega32, który nie powinien przekraczać 5V oraz napięcia na diodzie D3 gdzie poziom nie powinien przekraczać 3.3V. Potencjometrem nastawnym RV1 należy ustawić na suwaku poziom napięcia ok. 3.1V. Pozwoli to na ustawienia właściwego napięcia kontrastu wyświetlacza. Następnie można, po odłączeniu zasilania wstawić do podstawki uprzednio zaprogramowany mikroprocesor AT Mega 32 oraz wyświetlacz. Po ponownym włączeniu zasilania na wyświetlaczu powinny pojawić się komunikaty informacyjne oraz główne menu pomiarowe. Rezystorem nastawnym RV1 można dobrać właściwy kontrast i tło wyświetlanych znaków. Ponownie należy wyłączyć zasilanie po czym należy do układu dołączyć tymczasowo płytkę kalwiszy za pomocą 4 nieco dłuższych przewodów. Po włączeniu zasilania powinno być możliwe przemieszczanie się po menu za pomocą lewych klawiszy i zmiana wartości na danej pozycji za pomocą prawych klawiszy a także zatwierdzenie trybu za pomocą klawisza środkowego. Zaleca się ustawienie dla każdej pozycji wartości początkowych oraz zapamiętanie ich przez wejście do ostatniej pozycji menu. W takim stanie możliwe jest również sprawdzenie poprawności działania generatora DDS. Po ustawieniu odpowiedniej częstotliwości oraz uruchomieniu pomiaru (np. pomiar w paśmie) na wyjściu generatora (pin 19 AD9834) powinien się pojawić sygnał o zaprogramowanej częstotliowści. Najlepszym sprawdzianem poprawnej pracy jest użycie oscyloskopu, można również użyć woltomierza w.cz. dla stwierdzenia obecności napięcia zmiennego. W podobny sposób można również sprawdzić pracę generatora odniesienia 100MHz badając sygnał na jego wyjściu, brak sygnału w tym miejscu uniemożliwi pracę również syntezatorowi DDS. Niezgodność opisanego stanu z rzeczywistym a w szczególności zwarcia zasilania lub istotne przekroczenia napięć +5V oraz 3.3V wymagają ustalenia ich przyczyny i usunięcia przed przejściem do kolejnego etapu montażu ze względu na możliwość uszkodzenia czynnych elementów miernika.

Podobnie jak poprzednio zalecam rozpoczęcie montażu od elementów smd. Wszystkie powierzchnie, gdzie odbywać się będzie lutowanie, należy pokryć topnikiem a wszystkie elementy należy zidentyfikować przed wlutowaniem. Każdy wmontowany element należy sprawdzić ze względu na zwarcie za pomocą omomierza z sygnalizacją akustyczną. Płytka drukowana zawiera niewielki błąd związany z gniazdem BNC, które należy wlutować od spodu (od strony druku). Otwory pod bolce mocujące gniazda mają zbyt dużą średnicę co wymaga dokładniejszego pozycjonowania bolców w otworze podczas lutowania aby gniazdo było wlutowane prostopadle do krawędzi płytki.

  

O wzmocnieniu układu wyjściowego decyduje wzajemna proporcja oporności R3 i R7 ale na dynamikę wzmacniacza ma również poziom napięcia zasilania. Dlatego zalecam sprawdzenie za pomocą oscyloskopu kształtu napięcia na wyjściu wzmacniacza. W razie stwierdzenia zniekształceń należy usunąć z obwodu diodę D2 a w jej miejsce wlutować kondensator 0.1uF. Dodatkowo, opornik R4 należy wymienić na 10 omów. Prawidłowa praca wzmacniacza wymaga aby napięcie na pinie 3 układu U3 AD8014 miało wartość połowy napięcia zasilania mierzonego na pinie 7 tego układu.

Podobnie jak poprzednio zalecam rozpoczęcie montażu od elementów smd. Wszystkie powierzchnie, gdzie odbywać się będzie lutowanie, należy pokryć topnikiem a wszystkie elementy należy zidentyfikować przed wlutowaniem. Każdy wmontowany element należy sprawdzić ze względu na zwarcie za pomocą omomierza z sygnalizacją akustyczną. Płytka drukowana zawiera niewielki błąd związany z gniazdem BNC, które należy wlutować od spodu (od strony druku). Otwory pod bolce mocujące gniazda mają zbyt dużą średnicę co wymaga dokładniejszego pozycjonowania bolców w otworze podczas lutowania aby gniazdo było wlutowane prostopadle do krawędzi płytki.

  

Wzmacniacz AD8307 jest detektorem sygnału zmiennego o dużej dynamice dający na wyjściu napięcie stałe, proporcjonalne do poziomu napięcia wejściowego w relacji 25mV na 1 dB mocy na wejściu układu. Pomiar sprowadza się zatem do określenia różnicy w poziomach mocy w badanym układzie w stosunku do poziomu mocy referencyjnej. Kondensatory C26 i C27 decydują o filtracji napięcia wyjściowego układu detektora. Zbyt duża wartość tych kondensatorów może zniekształcać pomiar na początku zakresu częstotliwości pomiarowych. Zastosowana wartość 2.2nF jest kompromisem pomiędzy stabilnością tego sygnału a szybkością zmian na wyjściu wzmacniacza.

Podobnie jak poprzednio, zalecam rozpoczęcie montażu od elementów smd. Wszystkie powierzchnie, gdzie odbywać się będzie lutowanie, należy pokryć topnikiem a wszystkie elementy należy zidentyfikować przed wlutowaniem. Każdy wmontowany element należy sprawdzić ze względu na zwarcie za pomocą omomierza z sygnalizacją akustyczną. Ze względu na błąd projektowy należy wlutować przekaźnik pomiarowy NA4W-K (gdzie go szukać?) od strony druku co pozwala na usunięcie błędu druku zasilania cewki przekaźnika spolaryzowanego. Błąd polega na nieprawidłowej polaryzacji tego przekaźnika. Alternatywnym sposobem usunięcia tego błędu jest zamiana miejscami zasilania cewki przekaźnika przez odłączenie jednego padu od masy (z obu stron płytki) i dołączenie go do linii sterującej z procesora, która powinna być odłączona od pada dołączonego do tej linii obecnie. Odłączony od sterowania pad przekaźnika powinien być oczywiście dołączony do masy. Ta zmiana w układzie druku pozwoli na wlutowanie przekaźnika od strony elementów. Autor uważa jednak, że wlutowanie przekaźnika od strony druku jest rozwiązaniem prostszym, tym bardziej, że przekaźnik jest niższy niż gniazda wejścia i wyjścia, które lutowane są od strony druku.

  

W tej części układu działa przekaźnik dołączający do wejścia miernika wzmacniacz sygnału na uĸładzie U8, którego zadaniem jest możliwie duże wzmocnienie sygnału aż do przesterowania (uzyskania sygnału prostokątnego). Dla sygnałów o większym poziomie rolę wstępnego ogranicznika pełnią diody D4 i D5. W tym przypadku powinny to być diody krzemowe np. 1N4148. Zasilanie układu z napięcia stabilizowanego na poziomie 5V sprzyja powstaniu na wyjściu układu sygnału prostokątnego, który steruje dzielnik przez 4 na układzie szybkich przerzutników typu "D" 74AC74. Wzmocnienie wstępne sygnału wejściowego oraz podział częstotliwości przez 4 pozwala na pomiar częstotliwości do ponad 30MHz dla sygnałów o poziomie mocy większej niż 20uW (ok. 30mV).

Najnowsza wersja miernika zawiera niewielkie poprawki dotyczące brakującego połączenia zasilania oraz pozwala na montaż bardziej dostępnego układu detektora AD8307 w obudowie do montażu powierzchniowego. Niestety, i tym razem nie udało się uniknąć pomyłki, pole 1 wyświetlacza nie ma otworu i trzeba go zrobić ręcznie :-).

Na zdjęciu, w czerwonym owalu pokazano które pole wymaga dodatkowego wiercenia otworu o średnicy 0.9-1mm
Nieznacznie zmienił się schemat miernika. Na schemacie uwzględniono inny sposób doprowadzenia do procesora sygnału mierzonej częstotliwości - do pinu 1.

Dla podniesienia dynamiki układu można pominąć diodę zenera D2 a rezystor R4 powinien mieć wtedy 10-20 omów. Optymalny poziom napięcia wyjściowego reguluje się za pomocą rezystora R3 tak aby napięcie wyjściowe było możliwie duże a sygnał niezniekształcony.

  

  

  

Na rysunkach pokazano sposób montażu elementów na płytkach. Największą różnicą, w stosunku do poprzedniej wersji, jest zastosowanie układu AD8703 w wersji do montażu powierzchniowego. Dla zapewnienia impedancji wejściowej 50 omów należy zamiast rezystora R13 zastosować zwarcie a R12 powinien mieć 50 omów. Dodatkowo, na wyjściu układu należy zastosować szeregowy opornik R29 podnoszący impedancję wyjściową do poziomu 50 omów. W tym celu należy przeciąć ścieżkę prowadzącą do gniazda P2 i nalutować opornik tak jak pokazuje zdjęcie